Balonun patlamasına neden olan basınç ile ilgili uygulayıcıların bilgilendirilmesi önemlidir. Bu sayede balonun genel karakteristik özellikleri yanında, bu bilgiler tahmini patlama zamanının teyidinde de önem kazanmaktadır. Örneğin basınç; genellikle yükseklikle azalır ve yere yakın seviyelerde hızla artar. Eğer atmosfer içinde yukarıya doğru çıkarsak, havanın bizim üzerimizdeki ağırlığı azalır. Basınç, yere yakın seviyelerde hızla artar demiştik. Bunun nedeni, yerçekiminin etkisi ile yere yakın seviyelerdeki gazların artışıdır.
Eğer daha fazla havayı aynı genişlikteki dikey kolon içerisine koyarsak, hava kolonunun ağırlığı artacaktır, böylece havanın basıncı da artacaktır.
Hava basıncının yükseklikle değişim oranını belirleyen en önemli faktör, kolon içerisindeki ortalama sıcaklıktır. Deniz seviyesindeki basınç; 1 Atmosfer = 1.01325 bar = 1013.25 milibar (mb) = 101326 Pascal = 1013.25 hectopascal (hPa) = 29.92 in.Hg = 760 mmHg = 14.7 Lb/inch.dir.
Soğuk bölgelerdeki atmosferik basıncın yükseklikle azalması, sıcak bölgelerden daha hızlıdır. Bundan dolayı tropopoz seviyesi kutuplarda daha düşük, ekvatorda daha yüksektedir.
Atmosferin Fiziksel Davranışı ve Gaz Kanunları
Atmosferde bulunan gazların birbiriyle olan ilişkilerinde ve tanımlamalarda, sıcaklık, basınç, yoğunluk ve hacim önemlidir.
1- Eğer sıcaklık sabit ise; gazın yoğunluğu basınçla doğru orantılıdır, hacim ise basınçla ters orantılıdır. Bundan dolayı basınç yükseldikçe, yoğunluk artar ve hacim azalır.
2- Eğer hacim sabit olursa; gazın birim kütlesindeki basınç sıcaklıkla doğru orantılıdır. Sıcaklık artarsa hacim sabit olduğu için basınçta artacaktır.
3- Eğer basınç sabit ise; gazın sıcaklığı hacimle doğru orantılı, yoğunlukla ters orantılı olacaktır. Birim hacimdeki gazın sıcaklığı yükseltilirse, hacim artar, yoğunluk azalır.
Yukarıdaki tanımlamalar İdeal Gaz Kanunlarıdır ve aşağıdaki formüllerle izah edilir:
BASINÇ x HACİM = SABİTE x SICAKLIK BASINÇ = YOĞUNLUK x SABİTE x SICAKLIK
Atmosferik basınç
Atmosferi oluşturan gazlar, ağırlıkları ile cisimler üzerine bir kuvvet uygular. Bu kuvvete atmosfer basıncı denir. Atmosfer basıncı barometre ile ölçülür ve milibar (mb) birimi ile değerlendirilir. Normal hava basıncı 45° enleminde, 15°C sıcaklıkta ve deniz yüzeyinde 1cm².lik yüzeye düşen havanın ağırlığıdır. Bu ağırlık 1033 gr.dır ve 1013 mb hava basıncına eşittir.
1013 milibar normal basınç kabul edilir. Bu değerin üzerindekilere yüksek basınç (antisiklon), altındakilere ise alçak basınç (siklon) denir. Yeryüzünde şimdiye kadar ölçülmüş en yüksek basınç değeri 1079 mb.dır. Ölçülen en düşük basınç değeri ise 886 mb.dır. Hava basıncı ilk kez 1643 yılında İtalyan bilim adamı Torricelli tarafından, civalı bir barometre ile ölçülmüştür. Torricelli, deneyini deniz seviyesinde 15°C.de yapmıştır. Uzunluğu 1 metre olan, ucu kapalı 1 cm çapındaki cam boru, tamamen civa doldurularak açık ağzı kapatılmış ve civa kabına daldırıldıktan sonra açılmıştır. Boru içerisindeki civa tamamen kaba boşalmayıp, 76 cm.de dengede kaldığı gözlenmiştir. Atmosfer basıncı yere ve zamana göre farklılık gösterir.
Yerçekimi bütün atmosferik işlemlere etki etmektedir. Havanın ağırlığını oluşturan basınç, ortalama deniz seviyesinde 1013 milibardır. Şekil 4’te görüldüğü gibi basınç ve yoğunluk yükseklikle azalmaktadır.
400-3650 m.ler arası yüksek, 3650-5500 m.ler arası çok yüksek, 5500 m ve üzerini ise aşırı yüksek irtifa olarak kabul edebiliriz. Bu değerlendirmede oksijen gazının havadaki dağılımından ziyade, doğrudan hava basıncı kıstas alınmaktadır. Örneğin, 3650 metrede solunan hava, deniz seviyesindekine oranla % 40 daha az ve 5500 m.deki hava basıncı ise deniz seviyesindeki değerin yarısıdır. Başka bir değerlendirmeye göre yüksek irtifa; düşük seviyedeki hava basıncına uyum sağlayamamış bir kişinin, daha fazla yükselmesi sonucunda tehlikeli durumların ortaya çıkacağı, 5000 m ve üzeri yükseklikler sayılırken, dağ hastalığının basit belirtilerinin görüldüğü 3000-3200 m.nin üzeri de, yüksek irtifa olarak kabul edilebilmektedir. Genel bir çatı altında bu şartlar değerlendirilecek olursa, yüksek irtifa, temelde canlı vücudunun hayatsal faaliyetlerini yerine getirmekte sıkıntı çekeceği, düşük basınç altında kalan yüksekliklerdir. Bu da yaklaşık 3000 m.nin üzerindeki yüksekliklere tekâmül eder.
Atmosfer basıncını etkileyen faktörler şunlardır;
1. Sıcaklık
Hava ısındıkça, genleşir ve hafifler. Soğudukça, sıkışır ve ağırlaşır. Bu nedenle havanın soğuk olduğu yerlerde basınç yüksek, sıcak olduğu yerlerde düşüktür. Yani sıcaklıkla basınç arasında ters orantı vardır. Bu yüzden ekvatorda alçak basınç alanı, kutuplarda ise yüksek basınç alanı bulunur.
2. Mevsim
Mevsime göre sıcaklık değiştiği için atmosfer basıncı da değişir. Örneğin; Türkiye’de yaz mevsiminde daha çok alçak basınç alanları, kış mevsiminde ise yüksek basınç alanları oluşur.
3. Yükseklik
Yükselti ile basınç arasında ters orantı vardır. Yükseklere çıkıldıkça atmosferin basıncı düşer. Bunun nedeni, yükseldikçe atmosferin kalınlığı ile birlikte ağırlığının ve gazlarının yoğunluğunun azalmasıdır.
4. Yerçekimi
Yerçekimi ile basınç arasında doğru orantı vardır. Yerçekimi arttıkça, basınç da artış gösterir. Cisimlerin ağırlığı yerçekimine bağlıdır. Yerçekimi Dünya’nın şeklinden dolayı ekvatorda az, kutuplarda fazladır. Buna bağlı olarak hava basıncı, ekvatorda kutuplara göre daha azdır.
5. Dinamik Etkenler
Hava kütlelerinin alçalarak yığılması veya yükselerek seyrelmesi sonucunda ortaya çıkar. Örneğin; troposferin üst kısımlarında, ekvatordan kutuplara doğru esen ters alize rüzgârları, Dünya’nın günlük hareketinin etkisiyle 30° enlemleri civarında alçalarak, yüksek basınç alanlarını oluştururlar.
Batı ve kutup rüzgârları ise 60° enlemleri civarında karşılaşıp yükselirler ve burada alçak basınç alanlarını oluştururlar. Bu şekilde hava hareketlerine bağlı olarak oluşan basınç merkezlerine, dinamik basınç merkezleri denir.
6. Rüzgârlar
Rüzgârlar, havanın yoğunluğunu ve sıcaklığını etkileyerek, atmosfer basıncını değiştirir.
1 bar 1000hPA
1 atm 1013.25010000438 hPA
Basınç birimi, kuvvet ve yüzey birimine bağlıdır. SI birim sistemine göre kuvvet birimi Newton (N), yüzey birimi metrekare (m2) olarak alınırsa, basınç birimi N / m2 olur.
1 m2.lik yüzeye dik olarak etki eden bir Newtonluk kuvvetin yaptığı basınca, 1 PASCAL denir. Pascal, (Pa) ile gösterilir.
1N /1m2 =1Pa ‘dır.
Günlük yaşantımızda sıkça kullandığımız basınç birimlerinden biri de atmosferdir. Deniz seviyesinde 1m2.lik yüzeye 101300 Newtonluk bir kuvvet uygulayan basınca 1 atmosfer denir. Kısaca (atm) İle gösterilir.
1atm = 101300N / m2 yaklaşık 100000 N/m2’dir. Öyleyse;
1atm yaklaşık 105 N/m2 = 105 Pa’dır.
1 Pa yaklaşık 0.00001 atm = 10–5atm yazılabilir.
1 cm2.lik bir yüzey üzerine 1dyn’lik bir kuvvetin yaptığı basınca, 1dyn/cm2 ya da kısaca 1 bari denir. Bilim alanında kullanılan basınç birimi BARİ’dir.
Bari, küçük bir birim olduğundan bunun yerine meteorolojide, hava raporlarını açıklamak için
bar ve milibar birimleri kullanılır. Yaklaşık 76 cmHg’nin tabanına yaptığı basınca 1 bar denir.
1 atm = 760 mmHg = 1 Bar = 105 Pa
1kpa = 1000 Pa
1 bar = 1013 milibar yakl. 1000 milibar.
Kilometre bazında basınç hesaplama ve tablolama için aşağıdaki link kullanılabilir:
http://digitaldutch.com/atmoscalc/
http://www.utarc.org/wiki/index.php/Amateur_Ballooning_Compendium
Atmosfer basıncı, havanın ağırlığının sonucudur. Dolayısıyla yere ve zamana göre değişir. Atmosfer basıncı 5 km.de %50 azalır. Yer çekimi nedeniyle bu gaz kütlesinin bir ağırlığı vardır ve gezegen yüzeyine doğru alçaldıkça artan bir basınç yaratır. Basınç normal atmosferde, 0 °C.de, 760 mm.lik bir cıva sütununun yarattığı basınca eşittir.
Basınç Birimleri
Birimlerin Dönüşümü:
1 Pa = 10 bari 1 bari = 0,1 Pa
1 kPa = 1000 Pa 1 Pa = 0,001 kPa = 10-3 Pa
1 bar = 1000 mbar 1 mbar = 0,001 bar = 10-3 bar
1 bar = 105 Pa 1 Pa = 10-5 bar
1 bar = 106 bari 1 bari = 10-6 bar
1 cmHg = 10 mmHg 1 mmHg = 0,1 cmHg
1 atm = 76 cmHg = 760 mmHg
1 atm = 1,013 bar ≈ 1 bar ≈ 1 kg-f/cm2
1 atm = 101300 Pa ≈ 100.000 Pa ≈ 105 Pa
1 mbar = 98 Pa ≈ 100 Pa = 980 bari ≈ 1000 bari
1 gr-f/cm2 = 98 Pa ≈ 100 Pa = 980 bari ≈ 1000 bari
1 mbar ≈ 1 gr-f/cm2
Pascal: 1 m2.lik yüzeye etki eden 1 N’luk kuvvetin oluşturduğu basınçtır.
Bari: 1 cm2.lik yüzeye etki eden 1 dyn’lik kuvvetin oluşturduğu basınçtır.
Atmosfer: 1 m2.lik yüzeye etki eden 101.300 N’luk (105 N’luk) kuvvetin oluşturduğu basınçtır.
Konuyla İlgili Diğer Bölüm Bağlantıları:
Atmosfer,Katmanları, Basınç ve Rüzgar (Atmosfer-1)
Atmosfer Tabakaları (Atmosfer-2)
Yükseklikle Sıcaklık Değişimi (Atmosfer-3)
Küresel Rüzgar Sistemleri (Atmosfer-5)
